水源热泵概念原理和归类

1、水源热泵概念原理和归类 水源热泵是一种利用地球表面或浅层水源（如地下水、河流和湖泊），或者是人工再生水源（工业废水、地热尾水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。水源热泵技术利用热泵机组实现低温位热能向高温位转移，将水体和地层蓄能分别在冬、夏季作为供暖的热源和空调的冷源，即在冬季，把水体和地层中的热量"取"出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到水体和地层中去。 从学术角度来说，当利用的对象都是水体和地层（含水地层）蓄能，而且都是以水作为热泵机组的冷热源供给载体时，都可以将之归类为水源热泵系统。 根据 ASHRAE Handbook: HVAC

2、Applications.（1995）的分类，将地热能资源按温度范围不同分为三类，其中地源热泵应用类包括了水源热泵的两种方式：地下水源和地表水源热泵。 下面对于四种地源热泵应用方式作出相应的介绍： 地下水热泵系统，也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。通过建造抽水井群将地下水抽出，通过二次换热或直接送至水源热泵机组，经提取热量或释放热量后，由回灌井群灌回地下。 地表水热泵系统。 通过直接抽取或者间接换热的方式，利用包括江水、河水、湖水、水库水以及海水作为热泵冷热源。 归属于水源热泵方式。 水平埋管地源热泵系统 垂直埋管地源热泵系统 (a)和(b)两种方式都归属于Ground-couple h

3、eat pumps GCHPs（地下耦合热泵系统），也称埋管式土壤源热泵系统。 还有另外一个术语叫Ground heat exchanger 地下热交换器地源热泵系统。 这一闭式系统方式，通过中间介质（通常为水或者是加入防冻剂的水）作为热载体，使中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动，从而实现与大地土壤进行热交换的目的。 单井换热热井，也就是单管型垂直埋管地源热泵，在国外常称为"热井"。 这种方式下，在地下水位以上用钢套作为护套，直径和孔径一致；地下水位以下为自然孔洞，不加任何固井设施。热泵机组出水直接在孔洞上部进入，其中一部分在地下水位以下进入周边岩土换热，其余部分在

4、边壁处与岩土换热。换热后的流体在孔洞底部通过埋至底部的回水管被抽取作为热泵机组供水。这一方式主要应用于岩石地层，典型孔径为150mm，孔深450m。 另外，水源热泵中的地下水源热泵方式也可以归类于地下季节性蓄能应用领域。北欧及中欧部分国家倡导利用浅层地热以及地下蓄能为建筑物提供冬夏季供暖及空调，这些国家更为关注地下季节性蓄能应用，作出了下图所示的分类： 从原理上来说，含水层蓄能应用领域与深井回灌式水源热泵方式具有很多相同之处，两者涉及的系统地下部分的施工工艺、设计原则以及相关的理论大致相同。北欧及中欧部分国家对于含水层蓄能的应用研究的许多成果都可以加以借鉴，应用于深井回灌式水源热泵方式的相关应用和研究。 综上所述，水源热泵可以归属为地源热泵的两个分支：地下水源热泵以及地表水源热泵；也可以归属为地下季节性蓄能应用与热泵技术的结合应用。但是需要强调的是，不同应用方式的分类，是为了让人们更为便捷的去了解或推广应用某种技术，而实际上各种不同的分类之间可能存在一定的交集。 以季节性地下蓄能方式为例，其冷热源提供可以为天然冷热源，例如将冬季室外的降雪或冷水回灌入蓄冷井群，夏季抽取被蓄存的冷水作为空调的冷源，夏季将温度较高的地表水回灌入蓄热井群，冬季抽取被蓄存的热水作为空调预热的热源；而当采用热泵机组作为冷热